本發(fā)明涉及一種dsss接收機(jī)抗異址干擾方法，特別涉及一種基于降階開(kāi)環(huán)自適應(yīng)濾波的dsss接收機(jī)抗異址干擾方法，屬于航天領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

直接序列擴(kuò)頻(dsss)信號(hào)具有高隱蔽性，抗截獲、干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)、航天測(cè)控通信系統(tǒng)、民用通信等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。dsss接收機(jī)利用dsss信號(hào)中調(diào)制偽碼的相關(guān)特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)接收信號(hào)的檢測(cè)和同步。然而，在基于dsss的多用戶(hù)系統(tǒng)中，由于不同用戶(hù)分配的偽碼序列之間并非完全正交，其互相關(guān)函數(shù)不為零，導(dǎo)致用戶(hù)間存在異址干擾。當(dāng)異址干擾功率較大時(shí)，dsss接收機(jī)性能急劇下降。

基于自適應(yīng)濾波的抗干擾算法，具有較好的抗干擾能力，因此受到了廣泛的關(guān)注。

在2006年ieeetransactionsonaerospaceandelectronicsystems第42卷3期第891頁(yè)至903頁(yè)由shannond.blunt等人發(fā)表的“multistaticadaptivepulsecompression”一文中，提出基于迭代最小均方誤差(rmmse)的多基地自適應(yīng)脈沖壓縮(mapc)算法。基于rmmse的mapc算法保留了自適應(yīng)濾波算法良好的抗干擾能力。它采用開(kāi)環(huán)結(jié)構(gòu)，較最小均方(lms)算法而言收斂條件魯棒性更高，所需的迭代次數(shù)更少。但該算法濾波器階次限定為一個(gè)周期的基帶發(fā)射波形采樣點(diǎn)數(shù)目，因此rmmse濾波器階次大、算法復(fù)雜度高。

在2015年ieeetransactionsonaerospaceandelectronicsystems第51卷1期第548頁(yè)至564頁(yè)由zhengzhengli等人發(fā)表的“fastadaptivepulsecompressionbasedonmatchedfilteroutputs”一文中，提出快速自適應(yīng)脈沖壓縮算法，對(duì)脈沖壓縮結(jié)果進(jìn)行rmmse濾波，通過(guò)大幅降低濾波器階次，在少量性能損失的前提下，顯著減小了運(yùn)算復(fù)雜度。但該算法針對(duì)雷達(dá)脈沖信號(hào)模型設(shè)計(jì)，僅適用于脈沖信號(hào)，并不適用于具有連續(xù)波特點(diǎn)的dsss信號(hào)模型；且該算法僅針對(duì)單基地雷達(dá)應(yīng)用場(chǎng)景，尚沒(méi)有擴(kuò)展到多基地雷達(dá)(多用戶(hù)場(chǎng)合)或異址干擾應(yīng)用場(chǎng)景。因此為了將其應(yīng)用在dsss接收機(jī)中，以設(shè)計(jì)低復(fù)雜度降階rmmse抗異址干擾算法，尚需要針對(duì)連續(xù)直擴(kuò)信號(hào)模型，對(duì)算法進(jìn)行適應(yīng)性修正，并將算法擴(kuò)展到異址干擾應(yīng)用場(chǎng)景下。

因此，本發(fā)明就是基于上述問(wèn)題而產(chǎn)生的技術(shù)發(fā)明，就本發(fā)明的內(nèi)容而言，國(guó)內(nèi)外尚未見(jiàn)報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于降階開(kāi)環(huán)自適應(yīng)濾波的dsss接收機(jī)抗異址干擾方法，通過(guò)對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行匹配濾波和開(kāi)環(huán)自適應(yīng)濾波，實(shí)現(xiàn)對(duì)由于異址干擾造成的互相關(guān)的抑制，獲得觀測(cè)時(shí)間內(nèi)不同延遲處信號(hào)復(fù)幅度估計(jì)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)接收信號(hào)的檢測(cè)與參數(shù)估計(jì)。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種基于降階開(kāi)環(huán)自適應(yīng)濾波的dsss接收機(jī)抗異址干擾方法，包括以下步驟：

(1)設(shè)置迭代次數(shù)上限，迭代計(jì)數(shù)器初值設(shè)為0，設(shè)置降階開(kāi)環(huán)自適應(yīng)濾波單元中濾波模塊的濾波器階次為2n-1，n為不大于l的正整數(shù)，l為一個(gè)偽碼周期內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)目；

(2)匹配濾波模塊對(duì)接收的數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行匹配濾波，獲得匹配濾波結(jié)果并輸出給降階開(kāi)環(huán)自適應(yīng)濾波單元中的濾波模塊和復(fù)幅度初值計(jì)算模塊；

(3)復(fù)幅度初值計(jì)算模塊接收匹配濾波結(jié)果計(jì)算復(fù)幅度估計(jì)的初值，并輸出給相關(guān)函數(shù)計(jì)算模塊；

(4)相關(guān)函數(shù)計(jì)算模塊接收并進(jìn)行相關(guān)函數(shù)計(jì)算，得到五種不同延遲的相關(guān)函數(shù)ρk(l,2l)、ρk(l,l)、ρk(l,0)、ρk(l,-l)和ρk(l,-2l)，其中，*為取共軛符號(hào)，d為用于相關(guān)的兩復(fù)幅度估計(jì)的延遲差，d的取值分別為2l、l、0、-l、-2l，將所得相關(guān)函數(shù)輸出給濾波器系數(shù)計(jì)算模塊，。

(5)濾波器系數(shù)計(jì)算模塊接收ρk(l,2l)、ρk(l,l)、ρk(l,0)、ρk(l,-l)和ρk(l,-2l)，計(jì)算濾波器系數(shù)并將其輸出給濾波模塊；

(6)濾波模塊更新本次迭代的濾波器系數(shù)并按照公式(8)對(duì)匹配濾波結(jié)果進(jìn)濾波，輸出新的濾波結(jié)果作為新的復(fù)幅度估計(jì)，迭代計(jì)數(shù)器加1；

若迭代計(jì)數(shù)器值達(dá)到迭代次數(shù)上限，則進(jìn)入步驟(7)；否則，將輸出給相關(guān)函數(shù)計(jì)算模塊，重復(fù)步驟(4)～(6)，開(kāi)始新一輪的迭代濾波處理；

(7)結(jié)束對(duì)接收信號(hào)的降階rmmse自適應(yīng)濾波，輸出給后續(xù)檢測(cè)單元。

進(jìn)一步地，步驟(2)中匹配濾波模塊按照公式(1)對(duì)接收數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行匹配濾波：

其中，表示一個(gè)偽碼周期內(nèi)的接收信號(hào)采樣序列，表示對(duì)應(yīng)于通道k的一個(gè)偽碼周期內(nèi)的偽碼采樣序列，k＝0,1,2...,k-1，k為通道數(shù)目，l是延遲采樣標(biāo)號(hào)，上標(biāo)h表示共軛轉(zhuǎn)置，上標(biāo)t表示轉(zhuǎn)置；濾波結(jié)果為由2n-1個(gè)連續(xù)匹配濾波采樣點(diǎn)組成。

進(jìn)一步地，步驟(5)中所述的濾波器系數(shù)采用下述方法計(jì)算：

其中，是由偽碼采樣序列線性相關(guān)結(jié)果rkk(a)～rkk(b)組成的向量，a、b為相關(guān)延遲變量，即為移位結(jié)果，移位量為|j|，j為正則左移，j為負(fù)則右移；

uk為(2n-1)×(2n-1)維矩陣，由zk(l)中的噪聲項(xiàng)推導(dǎo)而來(lái)，具體為

σ²為噪聲方差；

qkq為(2n-1)×(2n-1)維矩陣，且當(dāng)q＝k時(shí)，qkq由期望信號(hào)項(xiàng)推導(dǎo)而來(lái)，當(dāng)q≠k時(shí)，qkq由異址干擾項(xiàng)推導(dǎo)而來(lái)，具體為

其中

這里，為5個(gè)矩陣之和，矩陣規(guī)模為(2n+2l-3)×(2n+2l-3)；表示列號(hào)與行號(hào)之差為b的對(duì)角線為向量且其它元素均為0的矩陣；

本發(fā)明所提出的基于降階開(kāi)環(huán)自適應(yīng)濾波的dsss接收機(jī)抗異址干擾方法的有益效果如下：

1、該方法利用降階rmmse算法對(duì)接收基帶數(shù)字信號(hào)進(jìn)行降階降階開(kāi)環(huán)自適應(yīng)濾波，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)異址干擾的互相關(guān)旁瓣的抑制。

2、從功能上分析：相比已有的基于單基地雷達(dá)脈沖信號(hào)的rmmse算法，所提算法針對(duì)具有連續(xù)波特征的信號(hào)模型，對(duì)rmmse濾波器系數(shù)進(jìn)行了修正，并將降階rmmse算法推展到了異址干擾應(yīng)用場(chǎng)景下。滿足了常規(guī)航天領(lǐng)域的dsss接收機(jī)抗異址干擾的需求。

3、從性能上分析：該方法采用自適應(yīng)濾波技術(shù)，抗異址干擾能力強(qiáng)。同時(shí)，該方法采用開(kāi)環(huán)結(jié)構(gòu)，相比已有的lms算法在收斂速度和收斂條件的魯棒性上具有明顯優(yōu)勢(shì)。

4、同時(shí)本方法利用匹配濾波充分利用了偽碼的相關(guān)特性，在此基礎(chǔ)上，可實(shí)現(xiàn)低階次的rmmse濾波(即(2n-1)＜＜l，l為常規(guī)基于直接接收信號(hào)的rmmse濾波器階次)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)快速異址干擾抑制。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的基于降階開(kāi)環(huán)自適應(yīng)濾波的dsss接收機(jī)抗異址干擾方法的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

一種基于降階開(kāi)環(huán)自適應(yīng)濾波的dsss接收機(jī)抗異址干擾方法，包括以下步驟：

(1)設(shè)置迭代次數(shù)上限，迭代計(jì)數(shù)器初值設(shè)為0，設(shè)置降階開(kāi)環(huán)自適應(yīng)濾波模塊中濾波模塊的濾波器階次為2n-1，n為不大于l的正整數(shù)，l為一個(gè)偽碼周期內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)目；

(2)匹配濾波模塊按照公式(1)對(duì)接收數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行匹配濾波，獲得匹配濾波結(jié)果輸出給降階開(kāi)環(huán)自適應(yīng)濾波模塊中的濾波模塊和復(fù)幅度初值計(jì)算模塊；

其中，表示一個(gè)偽碼周期內(nèi)的接收信號(hào)采樣序列，表示對(duì)應(yīng)于通道k的一個(gè)偽碼周期內(nèi)的偽碼采樣序列，k＝0,1,2...,k-1，k為通道數(shù)目，l是延遲采樣標(biāo)號(hào)，上標(biāo)h表示共軛轉(zhuǎn)置，上標(biāo)t表示轉(zhuǎn)置。濾波結(jié)果為由2n-1個(gè)連續(xù)匹配濾波采樣點(diǎn)組成。

(3)復(fù)幅度初值計(jì)算模塊接收匹配濾波結(jié)果根據(jù)公式(2)計(jì)算復(fù)幅度估計(jì)的初值，輸出給相關(guān)函數(shù)計(jì)算模塊；

(4)相關(guān)函數(shù)計(jì)算模塊接收并進(jìn)行復(fù)幅度估計(jì)，得到ρk(l,2l)、ρk(l,l)、ρk(l,0)、ρk(l,-l)和ρk(l,-2l)，并將其輸出給濾波器系數(shù)計(jì)算模塊，其中，*為取共軛符號(hào)，d為用于相關(guān)的兩復(fù)幅度估計(jì)的延遲差。

(5)濾波器系數(shù)計(jì)算模塊接收ρk(l,2l)、ρk(l,l)、ρk(l,0)、ρk(l,-l)和ρk(l,-2l)，并計(jì)算濾波器系數(shù)輸出給濾波模塊；其中的計(jì)算如下：

其中，是由偽碼采樣序列線性相關(guān)結(jié)果rkk(a)～rkk(b)組成的向量，a、b為相關(guān)延遲變量，即為移位結(jié)果，移位量為|j|，j為正則左移，j為負(fù)則右移；

uk為(2n-1)×(2n-1)維矩陣，由中的噪聲項(xiàng)推導(dǎo)而來(lái)，具體為

σ²為噪聲方差。

qkq為(2n-1)×(2n-1)維矩陣，且當(dāng)q＝k時(shí)，qkq由期望信號(hào)項(xiàng)推導(dǎo)而來(lái)，當(dāng)q≠k時(shí)，qkq由異址干擾項(xiàng)推導(dǎo)而來(lái)，具體為

其中

這里，為5個(gè)矩陣之和，矩陣規(guī)模為(2n+2l-3)×(2n+2l-3)；表示列號(hào)與行號(hào)之差為b的對(duì)角線為向量且其它元素均為0的矩陣；

(6)濾波模塊更新本次迭代的濾波器系數(shù)并按照公式(8)對(duì)匹配濾波結(jié)果進(jìn)濾波，輸出新的濾波結(jié)果作為新的復(fù)幅度估計(jì)，迭代計(jì)數(shù)器加1；

若迭代計(jì)數(shù)器值達(dá)到迭代次數(shù)上限，則進(jìn)入步驟(7)；否則，將輸出給相關(guān)函數(shù)計(jì)算單元，重復(fù)步驟(4)～(6)，開(kāi)始新一輪的迭代濾波處理；

(7)結(jié)束對(duì)接收信號(hào)的降階rmmse自適應(yīng)濾波，輸出給后續(xù)檢測(cè)單元。